天博主动防御，给地球加点“保险”—新闻—科学网

小行星撞地球是小几率事务，但它给地球生物带来的影响却多是扑灭性的 据预测，恐龙的灭尽极可能就是由小行星撞地球而激发。此前，人们已经经可以或许测算出小行星的轨道，可以经由过程千里镜起劲找出那些可能给地球带来威逼的 伤害份子 。此刻，人类守卫地球的威力再进一步：北京时间2022年9月27日，美国 双小行星重定向测试（DART） 使命于间隔地球约1100万千米处，以约6.3公里/秒的速率乐成击中 狄迪莫斯（Didymos） 双小行星体系中的子星 狄莫弗斯（Dimorphos） ，这标记着人类第一次行星防备使命完成为了最要害、难度最高的撞击动作。

小行星撞击，来自太空的威逼

近地小行星是指轨道近日点间隔于1.3Au（天文单元，等效日地平均间隔，约1.496亿公里）以内的小行星。近地小行星于环抱太阳运转的历程中，遭到木星等年夜行星引力牵引，存于撞击地球的危害。近地小行星撞击是人类社碰面临的配合威逼以及持久应战，一旦公里级尺寸的近地小行星撞击地球，不只会带来伟大的撞击灾害，以至还会激发天气情况灾变以及物种灭尽等严峻后果。

按照科学家考据，地球汗青上发生了22次差别范围的物种灭尽，至少10次与小行星撞击地球相干。有科学家以为6500万年前，一颗直径10公里的近地小行星撞击北美墨西哥湾地域。伟大的撞击能量，于海底造成一个直径约180公里的陨石坑，年夜量海底物资被抛射到空中。灼热的撞击溅射物激发了全世界丛林年夜火，燃烧的灰烬以及溅射灰尘云进入了平流层，遮挡了年夜部门太阳光，全世界温度骤降，动物光互助用遭到影响，激发了地球天气情况灾变，终极致使了包孕恐龙于内，全世界70%的物种灭尽。

此次撞击致使统治地球长达1.6亿年的恐龙退出地球舞台，是地球汗青上白垩纪竣事以及新生代最先的分水岭。也恰是此次撞击事务后，体型更小、耗损资源更少的哺乳植物逐渐顺应了顽劣的情况，慢慢走向地球舞台中心，成长出昨天高度发财的人类文明。

纵然小尺寸近地小行星撞击地球也可能激发显著风险 2013年，一颗小行星 袭击 了俄罗斯车里雅宾斯克地域， 闯祸 小行星的直径仅约18米，但仍旧致使了靠近1500人受伤、3000栋衡宇受损。像如许的近地小行星，于太阳系中无数百万颗，跨越99%咱们还没有发明。

因而可知，开展行星防备是守卫人类自身、续存人类文明、守卫人平易近生命产业保险的一定要求，也是外太空人类运气配合体的主要表现。

开启行星防备时代

怎样化解小行星撞地球的伤害？这是全世界天文学家们存眷的核心。 双小行星重定向测试 使命无疑是最近几年来最具应战性，也最乐成的测验考试。这一使命由美国行星防备协调办公室（PDOC）立项撑持，约翰霍普金斯年夜学运用物理（APL）试验室卖力研制，总投资约3.9亿美元，其撞击器发射重量约为610千克，在北京时间2021年12月2�첩4日搭乘猎鹰9号运载火箭发射。

它的方针是经由过程于深空情况中实行动能撞击小行星实验，测试动能撞击防备小行星的技能，并经由过程评估撞击后小行星轨道偏转效果把握小行星的轨道偏转纪律，从而为将来应答近地小行星撞击危害使命设计提供依据。这是人类第一个行星防备验证使命，标记着人类开启行星防备时代，意味意思庞大。

难点有许多。 双小行星重定向测试 使命设计最年夜的应战之一就是怎样正确评估撞击后小行星的轨道偏转效果。要知道，小行星重要由岩石以及金属等质料组成，正常直径百米级的近地小行星的重量可达百万吨以至万万吨，而人造撞击器的重量仅无数百千克至数千千克，二者重量相差6~7个数目级，只管撞击速率靠近10公里每一秒，但撞击后对于小行星的轨道速率转变量可能以至有余1毫米/秒（妹妹/s） 以人类现有天文不雅测威力，还难以于万万千米以外的超远间隔，分辩出毫米/秒量级的轨道速率转变量。是以怎样正确评估撞击后近地小行星的轨道偏转效果进而熟悉小行星的轨道偏转纪律，是动能撞击实验的要害难题。

双小行星重定向测试 使命经由过程选择实验对于象为 狄迪莫斯 双小行星体系巧妙地解决了撞击偏转效果评估难题。双小行星体系是太阳系中广泛存于的一种小行星构型，于直径跨越300米的小行星中约莫15%是双小行星构型或者者多小行星构型。于双小行星体系中，子星于主星引力作用下，运转于环抱主星的轨道上。毫米/秒量级的撞击速率转变量虽然不克不及显著转变小行星环抱太阳运转的轨道，但足以转变子星相对于主星的绕转轨道，并致使子星相对于主星的绕转周期转变。而子星相对于主星的周期性运动会转变其反射的太阳光通量，哄骗千里镜对于双小行星体系开展连续不雅测，就能够丈量双小行星体系亮度的周期性变迁，进而切确评估出撞击后双小行星体系的周期变迁量。

狄迪莫斯 双小行星体系中包孕两颗小行星，主星 狄迪莫斯 直径约780米，子星 狄莫弗斯 直径约160米，二者间隔约1.2公里，配合运转于环抱太阳运转的轨道上。子星 狄莫弗斯 像一台钟表同样，约每一11.9小时环抱直径约780米的主星运转一圈。 双小行星重定向测试 使命经由过程 迎头撞击 转变子星相对于主星的绕转轨道，预期使其绕转周期缩短约10分钟。

为了评估撞击效果，詹姆斯 韦布太空千里镜、哈勃太空千里镜、 露西 小行星探测器以及 金石 雷达、ATLAS、甚年夜千里镜等太空以及地面千里镜于撞击先后举行了连续不雅测监测，并举行全世界直播。

千里镜获取的年夜量名贵的视频以及图象资料注解， 双小行星重定向测试 使命撞击器乐成击中了方针，撞击实验孕育发生了年夜量高速溅射物，双小行星体系的亮度刹时增长10倍以上，于撞击后小行星造成了一条近似彗星 彗尾 的长达上万公里的溅射物 尾巴 ，注解撞击实验取患了高度乐成，孕育发生了较好的实验效果。连续跟踪监测注解，撞击实验后，双小行星体系的绕转轨道周期从11小时55分缩短至11小时23分，显著凌驾了预期方针。

除了了开展行星防备实验， 双小行星重定向测试 使命另有其他收成 冲破了超长途高速撞击制导节制、非互助方针高精度自立导航、暗弱小天体探测辨认等要害技能，开展了进步前辈离子推进、卷轴式太阳能帆板等年夜量新技能实验，具备极强的技能牵引性以及动员性，将鞭策深空探测、空间操作等范畴的可连续成长。

例如， 双小行星重定向测试 使命初次开展了新一代离子推进体系于轨实验。离子推进体系具备极高的效率，比拟传统化学推进超出跨越一个数目级，被以为是深空探测范畴最有出路的推进体式格局之一。再好比， 双小行星重定向测试 使命还初次于深空情况中开展了柔性卷轴式太阳能帆板实验，可为电推进体系提供足够的能源。这项技能验证的乐成将晋升小卫星的能源供给威力，极年夜地晋升小卫星摸索深空的威力。此外， 双小行星重定向测试 使命还验证了聚光太阳能电池阵列，比传统太阳能电池阵列效率晋升3倍，将来或者可以使患上木星等外太阳系行星探测再也不需要核电源供电，从而降低使命成本等。

撞击乐成，人类并不是可以安枕无忧

双小行星重定向测试 使命乐成实行动能撞击小行星实验，开启了人类行星防备征程的第一步，但间隔人类可以或许乐成防备小行星尚有很年夜差距。

起首， 双小行星重定向测试 使命是人类精心设计的一次针对于已经知方针的实验。 狄迪莫斯 双小行星体系此前已经经开展了多年不雅测，其轨道、巨细、自转等数据,人类已经经基本把握。而行星防备真实的场景极可能是面临 突袭 一颗新发明的、行将撞击地球的小行星。于这类场景下，小行星的轨道等特征可能其实不彻底确知，可否防备乐成仍旧需要打个问号。

其次， 双小行星重定向测试 使命撞击对于象 狄莫弗斯 直径仅为160米，其主星直径为780米，方针比力年夜，那末，对于在更小尺寸的小行星可否撞击乐成尚需要验证。要知道，小行星尺寸越小，其亮度越暗弱，撞击难度也越高。但于短期内，对于地球威逼更年夜的是年夜量直径20米~50米级近地小行星，其撞击地球频次更高，可否乐成撞击还需要进一步验证。

再次， 双小行星重定向测试 使命并无间接转变小行星相对于地球的位置瓜葛，而现实行星防备场景需要偏转小行星相对于地球的轨道，让小行星间隔地球更远。 双小行星重定向测试 接纳的偏转子星相对于主星绕转轨道的直接体式格局，效果与真实防备场景仍旧有较年夜不同。

末了，以人类今朝科技程度，于10年和更短的预警时间内，动能撞击技能仅能有用偏转直径几十米级近地小行星的轨道，对于直径百米级近地小行星，动能撞击技能仍旧难以有用偏转其轨道。

守卫地球，仍旧任重道远。人类仍旧需要立异成长新型防备手腕，对于连续牵引等防备手腕举行综合验证。

于守卫地球的征程中，中国将作出更多孝敬。2021年，中国国度航天局局长张克俭于中国航天日上暗示： 站于新的汗青出发点，中国航天将论证明施探月项目四期、行星探测项目、设置装备摆设国际月球科研站以及近地小行星防备体系，拉开新时代摸索九天的新序章。 2022年，中国国度航天局副局长吴艳华先容，中国将着手构建近地小行星防备体系，并规划于2025年或者者2026年实行一次动能撞击防备小行星试验。这象征着中国近地小行星防备体系已经经进入实操阶段。

信赖将来，中国必然可以于行星防备范畴有所作为，为构建人类运气配合体、守卫地球生命保险孝敬中国聪明、中国方案以及中国气力。

（作者：李明涛，系中国科学院国度空间科学中央研究员）

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